【文章內(nèi)容簡介】 γ受體亞基彼此不緊密結(jié)合，但它們的膜內(nèi)結(jié)構(gòu)域特異地與JAKl和JAK2結(jié)合，JAKl通過IFNGRl上膜內(nèi)結(jié)構(gòu)域臨近膜的區(qū)域中4個氨基酸殘基(266LPKS269)與之聯(lián)結(jié)，JAK2則聯(lián)結(jié)在IFNGR2膜內(nèi)結(jié)構(gòu)近膜區(qū)的富含脯氨酸的12個序列殘基(263PPSIPLQIEEYL274)上。 功能上活躍的IFNγ是同體二聚體，結(jié)合到兩個IFNGRl亞基上，然后為兩個IFNGR2亞基的結(jié)合產(chǎn)生出結(jié)合位點，在由此形成的對稱性信號傳遞復(fù)合體中，受體亞基在細胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)域及所帶的非活性JAKs緊密相鄰，JAKl和JAK2再在自主磷酸化和轉(zhuǎn)移磷酸化作用下依次活化，JAK2首先被活化，活化后的結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)出酶的作用，并對JAKl進行活化。 一旦活化后，結(jié)合了受體的JAKs對IFNGRl近C末端含酪氨酸的5殘基序列(440YDKPH444)磷酸化，使其為STATl的結(jié)合形成配對的配體誘導(dǎo)的錨定位點。兩個潛在的STATl蛋白這時結(jié)合到這些位點上，因為SH2識別酪氨酸磷酸化的YDKPH序列，結(jié)合受體的STATl蛋白上靠近C端的701位酪氨酸殘基又被與受體相連的激酶磷酸化，磷酸化了的STATl蛋白從受體上脫離，形成一同體二聚體，在依賴Ran/Tc4的GTPase活性機制作用下，轉(zhuǎn)位到核內(nèi)，STATl同體二聚體結(jié)合到IFNγ誘導(dǎo)性基因的特異GAS序列并激活其表達。STATl同體二聚體的轉(zhuǎn)錄活性還可被MAP激酶特異作用，對其727位絲氨酸殘基磷酸化而使活性加強。 最近才對IFNγ信號的負調(diào)節(jié)作用有所了解，在某些細胞中，如T細胞，IFNγ能通過抑制IFNGR2的mRNA和蛋白質(zhì)的表達來降低細胞對IFNγ敏感性，但敏感性降低是否也在其他細胞類型中存在尚不清楚，受IFNγ作用被活化后的IFNGRl亞基即迅速脫磷酸化，雖然還沒有資料顯示IFNγ受體與特定的磷酸酶相連，但受體的脫磷酸化可能是由細胞通用磷酸酶作用的結(jié)果，IFNγ以及幾類其他細胞素能誘導(dǎo)稱為SOCS/JAB/SSI的蛋白家族的表達，這些蛋白可與JAKs結(jié)合并抑制其活性，這一工作揭示細胞素通過誘導(dǎo)抑制JAK活性的蛋白的合成使細胞脫敏感性，雖然這些蛋白在細胞內(nèi)過度表達后表現(xiàn)出對IFNγ誘導(dǎo)的生物學(xué)反應(yīng)的抑制作用，但還沒有足夠的信息來確定其作為酶或細胞素的特異性，自然，對這些新蛋白的研究將為了解JAKSTAT途徑提供新的資料。 IFNγ經(jīng)JAKSTAT的信號傳遞途徑及信號傳遞的特異性問題，通過對小鼠STATl基因敲除獲得的突變體研究進行了生理性揭示。STATl突變小鼠表現(xiàn)出正常的組織和器官發(fā)育表型，能產(chǎn)生正常數(shù)量和分布的免疫細胞，并能繁殖后代，然而，這些小鼠的細胞對IFNγ或IFNα都不能產(chǎn)生明顯的生物學(xué)反應(yīng)，在抵抗微生物和病毒的感染能力上表現(xiàn)出嚴(yán)重的缺陷，相反，體外激活STAT3和STATl表明，STATl突變的小鼠對一些其他的細胞素如生長激素、表皮生長因子(EGF)和白細胞介素(IL)10的反應(yīng)并不表現(xiàn)出異常，綜合起來，這些結(jié)果顯示，在生理條件下，IFNγ(多數(shù)情況下也包括IFNα/β) 誘導(dǎo)的生理反應(yīng)要求有STATI的參與，而且STATl的作用也主要局限于這一信號途徑，因此推測，IFNγ信號傳遞的特異性主要是由STATl兩步過程的瞬時拓撲結(jié)構(gòu)變化而產(chǎn)生的，第一步是將STATl結(jié)合到膜上被激活的受體所形成的特異接納位點上，第二步是激活的STATl二聚體進入細胞核激活一系列細胞素誘導(dǎo)性基因的表達。STATl可能與其他轉(zhuǎn)錄因子反應(yīng)來修飾其激活基因表達的能力，例如，IFNγ依賴性誘導(dǎo)927基因的表達被STATl同體二聚體p48復(fù)合體與ISRE而不是GAS元件的反應(yīng)來傳遞，此外，IFNγ誘導(dǎo)ICAMl基因的表達也依賴STATl與轉(zhuǎn)錄因子Spl的反應(yīng)，只有兩蛋白都與DNA結(jié)合時基因才能表達。綜上所述，IFNγ對細胞類型特異基因的誘導(dǎo)至少可以部分解釋為細胞特異的正負調(diào)控因子對STATl的作用加以修飾的結(jié)果。1．2 α和β干擾素途徑響應(yīng)IFNα/β的主要途徑要求兩受體亞基、兩個JAKs，兩個STATs和IRF家族的轉(zhuǎn)錄因子p48的參與，形成一個多亞基的復(fù)合體，目前勾畫的IFNα/β誘導(dǎo)的分子機制還比較粗略，只有對主要成員單獨或彼此結(jié)合形成的三維結(jié)構(gòu)加以分析，并在此基礎(chǔ)上對這些結(jié)構(gòu)加以操作，提示出對功能起關(guān)鍵作用的具體反應(yīng)，才能精細了解IFNα/β的信號傳遞過程。 IFNα/β信號的大致過程包括5個主要步驟:1)IFN誘導(dǎo)細胞后，胞外受體在IFN的驅(qū)使下形成二聚體，導(dǎo)致2)啟動級聯(lián)的細胞內(nèi)酪氨酸磷酸化酶，使3)磷酸化的STATs形成二聚體，被激活后4)轉(zhuǎn)移至核內(nèi)，5)結(jié)合到特異的DNA序列上激活轉(zhuǎn)錄，目前對這一反應(yīng)過程的起始部分了解得較多些，另外還了解了對IFN激活基因(ISGs)在IFN缺乏時的抑制原理，以及在IFN持續(xù)存在時對初始信號反應(yīng)的負調(diào)節(jié)，除這一主途徑外，IFNα/β還行使幾條其他的途徑，盡管這些途徑的生化證據(jù)很有說服力，但對其生理作用還知之甚少，很明顯，不同的IFNα/β亞型可以激活截然不同的輔助反應(yīng)途徑，其機理可能涉及圖1所示不同的新途徑。 目前從分子水平已經(jīng)了解的情況，受體有兩個主亞基：IFNARl(舊文獻稱a亞基)和IFNAR2c(βL亞基)，IFNAR2亞基細胞外側(cè)的IFNAR2a結(jié)構(gòu)域為可溶性的，IFNAR2b(也稱βs亞基)上帶有一個短的可通過拼接改變的胞質(zhì)域，當(dāng)過量表達時，會產(chǎn)生主要的負作用活性，只有IFNAR2c在IFNAR2基因抑活了的突變細胞系中恢復(fù)IFNα/β的信號過程，與IFNα/β受體的情形相反，IFNARl和IFANAR2都不能單獨與IFNα/β結(jié)合，而當(dāng)兩亞基聯(lián)合后則與IFNα/β具有很強的親和力，一旦與IFNα/β結(jié)合上，級聯(lián)作用即開始啟動，首先對預(yù)先聯(lián)系在IFNARl上的Tyk2磷酸化，預(yù)先結(jié)合在IFNAR2c上的JAKl能對Tyk2磷酸化和將其激活，激活了的Tyk2又反過來對JAKI磷酸化并使其進一步激活，Tyk2還起到一定的結(jié)構(gòu)作用，因為在Tyk2無效的細胞中IFNARl的量較少，激活的JAKl和Tyk2負責(zé)對IFNARl中的Y466，STAT2中的Y690和STATl中的Y701依次磷酸化激活。干擾素誘導(dǎo)的抗病毒活性IFNs賦予細胞抗病毒作用是其基本的功能，也是其得以發(fā)現(xiàn)和研究的原因 IFNs對高等脊椎動物的生存至關(guān)重要，因為它們?yōu)榭褂《镜那趾μ峁┝说谝坏婪谰€，較免疫反應(yīng)要早幾小時至幾天的時間，IFNα/β和INFγ受體缺損的小鼠對病毒的感染特別敏感，足見干擾素抗病毒作用的重要性，IFN誘導(dǎo)的抗病過程為對付不同的病毒，產(chǎn)生了多條途徑，也衍生了幾種抗病機制，病毒復(fù)制的每一階段似乎都受到IFN相應(yīng)反應(yīng)的抑制作用，包括侵入及脫衣殼(如SV40，反轉(zhuǎn)錄病毒)，轉(zhuǎn)錄(流感病毒、囊炎病毒)，RNA的穩(wěn)定性(細小核糖核酸病毒)，翻譯起始(呼腸孤病毒、腺病毒、牛痘病毒)，成熟與組裝及釋放(反轉(zhuǎn)錄病毒、囊炎病毒)。 IFN誘導(dǎo)的抗病毒機制主要有3條途徑，既PKR(依賴dsRNA的蛋白激酶途徑)、25A合成酶途徑和Mx蛋白質(zhì)途徑，這3條途徑的具體作用過程已經(jīng)了解得比較清楚，可以歸納為圖1所示?！KR途徑：PKR(依賴dsRNA的蛋白激酶)是一種絲氨酸一蘇氨酸激酶，在控制基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯中有多重功能，PKR通常是不活躍的，但一旦結(jié)合了dsRNA，它便進入自主磷酸化和隨后的不依賴dsRNA的底物磷酸化，PKR的N端為調(diào)節(jié)區(qū)，有兩個保守的dsRNA結(jié)合基點(motif)，第一個基點含有與dsRNA結(jié)合的高度保守性氨基酸序列，與dsRNA結(jié)合，與PKR結(jié)合的dsRNA則沒有序列上的特殊要求。C端為催化活性結(jié)構(gòu)域，但這一活性在dsRNA結(jié)合前是封閉的，當(dāng)N端基點上結(jié)合dsRNA后，可能通過蛋白質(zhì)構(gòu)型的改變，使C端的酶活性表現(xiàn)出來，活化的PKR能對蛋白質(zhì)合成的起始因子elF2的a亞基磷酸化，導(dǎo)致elF2GDP和循環(huán)因子elF2B形成無活性的復(fù)合體，使蛋白質(zhì)合成迅速停止。 25A系統(tǒng)是一個多酶參與的IFN誘導(dǎo)系統(tǒng)，病毒dsRNA激活25A合成酶，產(chǎn)生一系列短的2，5寡腺苷酸(25A)，25A再激活25A依賴性Rnase L，Rnase L的作用使大量單鏈RNA水解，由多個基因編碼這些25A合成酶，在細胞的多個部位以不活躍的單體形式存在，25A與之結(jié)合后，誘導(dǎo)其形成同體二聚體的活性形式，RNaseL的活性是雙向的，其N端與25A的結(jié)合有關(guān)，C端為酶活性相關(guān)的結(jié)構(gòu)域Rnase L活性由小分子激活的特性，為藥物的設(shè)計開發(fā)提供了一個很好的突破□，甚至哺乳動物的25A系統(tǒng)被克